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A lightweight cryptography (LWC) framework to secure memory heap in Internet of Things
Alexandria Engineering Journal ( IF 6.2 ) Pub Date : 2020-11-19 , DOI: 10.1016/j.aej.2020.11.003
Mahmoud Khalifa , Fahad Algarni , Mohammad Ayoub Khan , Azmat Ullah , Khalid Aloufi

The extensive networking of devices and the large amount of data generated from the Internet of Things (IoT) has brought security issues to the attention of the researcher. Java is the most common platform for embedded applications such as IoT, Wireless Sensors Networks (WSN), Near Field Communications (NFC) and Radio Frequency Identification (RFID). The object programming languages such as Java, SWIFT, PHP and C++ use garbage collection after any object run which creates security loophole for attacks such as Next Memory Address Occupation (NMAO), memory replay, Learning Tasks Behaviors (LTB). The security risk increases in IoT when attacks exceeds the target device to the surrounding connected devices. Inappropriate or wrong operations causes energy loss and increased costs. In this paper, a security method to protect IoT system operation from memory heap penetration and address modification attack is proposed. The proposed method prevents directed attack by encrypting the object Garbage Collection at run time. To form a unique signature mechanism, the Cryptographic Hash Function (CHF) which employs a specific one-way hash algorithm. The proposed framework uses L-function based ECC and one-time Key (OTK) to secure the memory heap. Our method is used with open system where the effect on the operating system is not considered. The proposed method proved to be powerful and efficient which can help in achieving higher levels of security across several IoT applications, by enabling better detection of malicious attacks.



中文翻译:

轻量级加密(LWC)框架可保护物联网中的内存堆

设备的广泛联网和从物联网(IoT)生成的大量数据使安全问题引起了研究人员的注意。Java是嵌入式应用程序(例如IoT,无线传感器网络(WSN),近场通信(NFC)和射频识别(RFID))的最常见平台。对象编程语言(例如Java,SWIFT,PHP和C ++)在运行任何对象之后都会使用垃圾回收,这会为攻击(例如下一个内存地址占用(NMAO),内存重播,学习任务行为(LTB))造成安全漏洞。当攻击超出目标设备到周围连接设备的范围时,IoT的安全风险就会增加。操作不当或错误会导致能量损失并增加成本。在本文中,提出了一种防止物联网系统运行受到内存堆渗透和地址修改攻击的安全方法。所提出的方法通过在运行时对对象垃圾收集进行加密来防止定向攻击。为了形成独特的签名机制,采用特定的单向哈希算法的加密哈希函数(CHF)。所提出的框架使用基于L函数的ECC和一次性密钥(OTK)来保护内存堆。我们的方法用于不考虑对操作系统影响的开放系统。所提出的方法被证明是强大而高效的,它可以通过更好地检测恶意攻击来帮助跨多个物联网应用程序实现更高级别的安全性。所提出的方法通过在运行时对对象垃圾收集进行加密来防止定向攻击。为了形成独特的签名机制,采用特定的单向哈希算法的加密哈希函数(CHF)。所提出的框架使用基于L函数的ECC和一次性密钥(OTK)来保护内存堆。我们的方法用于不考虑对操作系统影响的开放系统。所提出的方法被证明是强大而高效的,它可以通过更好地检测恶意攻击来帮助跨多个物联网应用程序实现更高级别的安全性。所提出的方法通过在运行时对对象垃圾收集进行加密来防止定向攻击。为了形成独特的签名机制,采用特定的单向哈希算法的加密哈希函数(CHF)。所提出的框架使用基于L函数的ECC和一次性密钥(OTK)来保护内存堆。我们的方法用于不考虑对操作系统影响的开放系统。所提出的方法被证明是强大而高效的,它可以通过更好地检测恶意攻击来帮助跨多个物联网应用程序实现更高级别的安全性。所提出的框架使用基于L函数的ECC和一次性密钥(OTK)来保护内存堆。我们的方法用于不考虑对操作系统影响的开放系统。所提出的方法被证明是强大而高效的,它可以通过更好地检测恶意攻击来帮助跨多个物联网应用程序实现更高级别的安全性。所提出的框架使用基于L函数的ECC和一次性密钥(OTK)来保护内存堆。我们的方法用于不考虑对操作系统影响的开放系统。所提出的方法被证明是强大而高效的,它可以通过更好地检测恶意攻击来帮助跨多个物联网应用程序实现更高级别的安全性。

更新日期:2020-11-21
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